Niniejszy artykuł został sprawdzony zgodnie z procedurami i zasadami redakcyjnymi Science X. Redaktorzy podkreślili następujące cechy, zapewniając jednocześnie integralność treści:
Odpady baterii litowo-jonowych z telefonów komórkowych, laptopów i coraz większej liczby pojazdów elektrycznych piętrzą się, ale opcje recyklingu nadal ograniczają się głównie do spalania lub chemicznego rozpuszczania uszkodzonych baterii. Obecne metody mogą stwarzać problemy środowiskowe i są trudne do ekonomicznej produkcji na skalę przemysłową.
Tradycyjne procesy recyklingu niektórych materiałów akumulatorowych opierają się na żrących alkaliach, kwasach nieorganicznych i niebezpiecznych chemikaliach, które mogą wprowadzać zanieczyszczenia. Ekstrakcja metali krytycznych wymaga również złożonej separacji i wytrącania. Jednak recykling metali, takich jak kobalt i lit, może zmniejszyć zanieczyszczenie, zależność od źródeł zagranicznych i zatykanie łańcuchów dostaw.
Naukowcy z Oak Ridge National Laboratory w Departamencie Energii USA udoskonalili metodę rozpuszczania baterii w roztworze ciekłym, aby zmniejszyć ilość niebezpiecznych chemikaliów używanych w tym procesie. Ich badania zostały opublikowane w czasopiśmie Energy Storage Materials.
Proste, skuteczne i przyjazne dla środowiska rozwiązanie opracowane przez naukowców ORNL pokonuje główne przeszkody napotykane w przypadku poprzednich metod.
Używane baterie są moczone w roztworze organicznego kwasu cytrynowego (naturalnie występującego w owocach cytrusowych) rozpuszczonego w glikolu etylenowym, środku przeciw zamarzaniu powszechnie stosowanym w produktach konsumenckich, takich jak farby i kosmetyki. Kwas cytrynowy pochodzi ze zrównoważonych źródeł i jest bezpieczniejszy w użyciu niż kwasy nieorganiczne. To przyjazne dla środowiska rozwiązanie zapewnia niezwykle wydajny proces oddzielania i recyklingu metali w dodatnio naładowanej elektrodzie baterii, zwanej katodą.
„Ponieważ katoda zawiera krytyczne materiały, jest najdroższą częścią każdej baterii, stanowiącą ponad 30 procent jej kosztów” — powiedział Yaokai Bai, członek grupy badawczej baterii ORNL. „Nasze podejście może z czasem obniżyć koszty baterii”. Badanie przeprowadzono w zakładzie produkcyjnym baterii Oak Ridge National Laboratory, największym otwartym ośrodku badawczo-rozwojowym baterii w Stanach Zjednoczonych.
Opracowana tam technologia przetwarzania pozwala na wypłukanie prawie 100% kobaltu i litu z katody bez wprowadzania zanieczyszczeń do systemu. Jest ona również w stanie skutecznie oddzielić roztwory metali od innych pozostałości. Co najlepsze, jej drugorzędną funkcją jest odzyskanie ponad 96% kobaltu w ciągu kilku godzin bez dodawania dodatkowych chemikaliów, co często jest złożonym procesem ręcznym w celu zrównoważenia poziomu kwasu.
„To pierwszy raz, kiedy jeden system rozwiązań obejmuje funkcje wymywania i przetwarzania” — powiedział główny badacz Lu Yu. „Ciekawe było odkrycie, że kobalt wytrącił się i osiadł bez dalszych zakłóceń. Nie spodziewaliśmy się tego”.
Wyeliminowanie potrzeby stosowania dodatkowych chemikaliów obniża koszty i pozwala uniknąć wytwarzania produktów ubocznych lub odpadów wtórnych. „Jesteśmy podekscytowani, że ten proces recyklingu opracowany przez naszych naukowców może utorować drogę szerszemu recyklingowi krytycznych materiałów akumulatorowych” — powiedział Ilyas Belharouaq, badacz korporacyjny i dyrektor Electrification Division w Oak Ridge National Laboratory.
Bai powiedział, że właściwości wypłukiwania kwasu cytrynowego i glikolu etylenowego były już wcześniej badane, ale ta metoda wymagała użycia większej ilości kwasu i niższych temperatur, w związku z czym była mniej skuteczna.
„Byliśmy zaskoczeni, jak szybko wydostało się z roztworu” – powiedział Bai. „W przypadku kwasów organicznych zwykle trwa to od 10 do 12 godzin, ale w tym przypadku zajęło to tylko godzinę”. Tradycyjne roztwory z kwasami nieorganicznymi są również wolniejsze, ponieważ zawierają wodę, której temperatura wrzenia ogranicza temperaturę reakcji.
Dalsze informacje: Lu Yu i in., Efektywna separacja i współstrącanie dla uproszczonego recyklingu katody, Energy Storage Materials (2023). DOI: 10.1016/j.ensm.2023.103025
Jeśli natkniesz się na literówkę, nieścisłość lub chcesz wysłać prośbę o edycję treści na tej stronie, skorzystaj z tego formularza. W przypadku ogólnych pytań skorzystaj z naszego formularza kontaktowego. W przypadku ogólnych opinii skorzystaj z sekcji komentarzy publicznych poniżej (postępuj zgodnie z wytycznymi).
Twoja opinia jest dla nas bardzo ważna. Jednak ze względu na dużą liczbę wiadomości nie możemy zagwarantować spersonalizowanej odpowiedzi.
Twój adres e-mail jest używany tylko do poinformowania odbiorców, kto wysłał e-mail. Ani Twój adres, ani adres odbiorcy nie będą używane w żadnym innym celu. Informacje, które wprowadzisz, pojawią się w Twoim e-mailu i nie będą przechowywane przez Tech Xplore w żadnej formie.
Ta strona internetowa używa plików cookie, aby ułatwić nawigację, analizować korzystanie z naszych usług, zbierać dane personalizacji reklam i dostarczać treści od stron trzecich. Korzystając z naszej strony internetowej, potwierdzasz, że przeczytałeś i rozumiesz naszą Politykę prywatności i Warunki korzystania.